建筑幕墻設(shè)計(jì)原則和幕墻體系選擇淺析

曹治國（秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司,河北 秦皇島 066000）

建筑幕墻設(shè)計(jì)原則和幕墻體系選擇淺析

曹治國
（秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司,河北 秦皇島 066000）

摘 要：幕墻作為現(xiàn)代建筑的外維護(hù)結(jié)構(gòu)，在我國正被越來越廣泛地采用。它結(jié)構(gòu)輕巧，面材多樣，色彩豐富，能很好地滿足建筑師的創(chuàng)意。對(duì)于幕墻設(shè)計(jì)而言，幕墻設(shè)計(jì)原則和幕墻系統(tǒng)的選擇尤為重要。

關(guān)鍵字：幕墻設(shè)計(jì)原則；幕墻系統(tǒng)；立面分格；幕墻結(jié)構(gòu)體系

1 幕墻設(shè)計(jì)的原則

幕墻作為現(xiàn)代建筑的外維護(hù)結(jié)構(gòu)，在我國正被越來越廣泛地采用。它結(jié)構(gòu)輕巧，面材多樣，色彩豐富，能很好地滿足建筑師的創(chuàng)意。特別對(duì)于高層、超高層建筑，幕墻往往是外維護(hù)結(jié)構(gòu)的必然選擇。幕墻有兩方面的功能：維護(hù)結(jié)構(gòu)功能和建筑裝飾功能。具體地說，幕墻的功能要求有一下幾個(gè)方面：滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及安全性要求、控制熱量傳遞、控制空氣交換、控制凝結(jié)水汽、控制日光照射、控制雨水滲透、控制噪聲、控制火災(zāi)、建筑美學(xué)功能、滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

一個(gè)好的幕墻設(shè)計(jì)必須要以較小的成本來盡可能提升上述功能。

幕墻設(shè)計(jì)從外部分格設(shè)計(jì)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中遵循著如下幾條設(shè)計(jì)原則：

（1）安全可靠原則。幕墻作為建筑物的外維護(hù)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間承受交變風(fēng)荷載、雪荷載、自重荷載、溫度應(yīng)力荷載等，有時(shí)還要經(jīng)受地震的考驗(yàn)，在設(shè)計(jì)使用壽命周期內(nèi)幕墻應(yīng)是安全可靠的。因此幕墻的安全性是設(shè)計(jì)首要考慮的因素，是重中之重。

（2）造型美觀原則。在劃分幕墻立面線條時(shí)，力求采用最合理可行的結(jié)構(gòu)來完成設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意及構(gòu)思。原則上應(yīng)遵照原設(shè)計(jì)師和業(yè)主的初衷，在保證幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的前提下盡量滿足其想法、實(shí)現(xiàn)其想法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的創(chuàng)意，使最終的幕墻產(chǎn)品具有較高的觀賞性，充分展現(xiàn)幕墻的力與美。

（3）結(jié)構(gòu)輕巧而穩(wěn)定原則。結(jié)構(gòu)輕巧體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師的匠心獨(dú)運(yùn)，是一種創(chuàng)造性的勞動(dòng)，本身也降低了結(jié)構(gòu)材料的重量，直接降低了造價(jià)。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的一個(gè)方面，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所特有的美感，失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)會(huì)給人帶來危機(jī)感，造成人的緊張，使人很不愉快。

（4）環(huán)保節(jié)能原則。現(xiàn)代幕墻已不再僅僅是一種裝飾、一種簡(jiǎn)單的外維護(hù)結(jié)構(gòu)，而是越來越深入地成為整個(gè)大廈的一個(gè)有機(jī)組成部分，越來越多地參與了整個(gè)大廈的功能建設(shè)。其對(duì)于整個(gè)大廈的環(huán)保節(jié)能性能的影響，已經(jīng)到了至關(guān)重要的地步。幕墻的環(huán)保節(jié)能程度也已成為人們衡量幕墻品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。

（5）技術(shù)先進(jìn)、創(chuàng)新原則。隨著新材料的發(fā)明、新技術(shù)的出現(xiàn)，在幕墻設(shè)計(jì)過程中，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師應(yīng)隨時(shí)注意這方面的動(dòng)向，及時(shí)更新自己的知識(shí)體系，在條件允許的情況下盡量采用最新技術(shù)，從而完善、提高設(shè)計(jì)水平。在幕墻設(shè)計(jì)中能否及時(shí)采納最新優(yōu)秀成果往往是衡量一個(gè)公司實(shí)力的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

（6）經(jīng)濟(jì)性原則。在以上原則得到充分保證的基礎(chǔ)上，要充分考慮幕墻的經(jīng)濟(jì)性、效益性，提高幕墻的性價(jià)比。保證資金投向合理，在確保滿足國家規(guī)范的基礎(chǔ)上，合理地選擇材料至關(guān)重要。只有巧妙地、合理地發(fā)揮各種材料的特性，才能產(chǎn)生最佳的效益。

2 幕墻系統(tǒng)方案的選擇

外裝幕墻方案設(shè)計(jì)包含兩個(gè)方面：立面分格劃分和立面線條的選擇、幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系設(shè)計(jì)。

2.1 立面分格劃分和立面線條的選擇：

現(xiàn)代建筑特別是高層建筑、大型公共建筑等往往是大部或全部采用幕墻裝飾。而幕墻線條的劃分、虛實(shí)、凸凹等一般均由建筑師設(shè)計(jì)，幕墻設(shè)計(jì)單位只需根據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，原則上應(yīng)遵循原建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格。但幕墻設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一門專業(yè)，幕墻設(shè)計(jì)師在細(xì)化、調(diào)整分格方面還考慮了以下因素：

（1）分格盡量統(tǒng)一，以方便生產(chǎn)加工、安裝，縮短施工工期，提高板塊互換性；

（2）分格時(shí)考慮層間防火封修、相鄰房間防火封修的要求；

（3）分格時(shí)考慮人性化設(shè)計(jì)要求，橫龍骨不要阻擋視線，開啟窗要設(shè)置在合適的高度位置等；

（4）分格時(shí)考慮幕墻的收邊處理，保證幕墻連接件及附件不外露；

（5）分格時(shí)考慮幕墻與原建筑窗洞口的交接與對(duì)齊；

（6）分格時(shí)考慮面材的規(guī)格尺寸及利用率，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理；

（7）分格時(shí)考慮各種不同材料的交界、組合、節(jié)點(diǎn)做法，盡量做到簡(jiǎn)單合理。

2.2 幕墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

幕墻應(yīng)按維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。幕墻龍骨多采用鋁合金、型鋼、鋼鋁組合體系或鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，面材多采用玻璃、鋁板及石材、鋼板等。在做幕墻節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注以下問題：

2.2.1 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)——選材。

根據(jù)建筑要求，確定幕墻形式，根據(jù)建筑物所在地區(qū)，建筑物的重要性，確定幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本參數(shù)：基本風(fēng)壓、地面粗糙類別、基本雪壓，根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，確定建筑物抗震設(shè)防烈度。采用合理的力學(xué)模型、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)確保計(jì)算結(jié)果可靠。

2.2.2 幕墻密封性設(shè)計(jì)

（1）幕墻密封有兩方面的內(nèi)容：水密性和氣密性。水密性能反映了幕墻防止水進(jìn)入室內(nèi)的能力，氣密性能直接體現(xiàn)了幕墻接縫密封構(gòu)造的好壞。

（2）雨水進(jìn)入幕墻有三個(gè)條件：有水存在、有壓力差、結(jié)構(gòu)存在縫隙。此三個(gè)條件缺一不可。幕墻應(yīng)采用雨幕原理設(shè)計(jì)消除壓力差。

2.2.3 幕墻防火設(shè)計(jì)

幕墻防火設(shè)計(jì)應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)＜＜建筑防火規(guī)范＞＞的有關(guān)規(guī)定；幕墻防火封堵材料應(yīng)采用耐火極限符合設(shè)計(jì)要求的不燃材料或難燃材料；幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，當(dāng)采用巖棉封堵時(shí)，其厚度不應(yīng)小于100mm,并應(yīng)填充密實(shí)，樓層水平防煙帶的巖棉宜采用厚度不小于1.5mm的鍍鋅鋼板承托；承托板與主體結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)之間的縫隙宜采用防火密封材料。

2.2.4 幕墻防雷設(shè)計(jì)

雷擊有三種情況：頂雷擊、側(cè)雷擊和滾球雷擊。幕墻工程只需設(shè)計(jì)防頂雷擊和側(cè)雷擊。二類建筑超過45m，三類建筑超過60m需設(shè)計(jì)防側(cè)雷擊，低于以上數(shù)值的建筑物，只需設(shè)計(jì)防頂雷。建筑物45m或60m以上每?jī)蓪拥哪粔Φ倪B接鋼件橫向用Φ12的鍍鋅圓鋼筋串通，作為均壓環(huán)，采用直徑為12mm鍍鋅圓鋼將連接鋼件、均壓環(huán)以及主體結(jié)構(gòu)引下線的接頭處可靠相連,焊接時(shí)采用對(duì)面焊,圓鋼搭接長(zhǎng)度不小于100mm,外露表面刷二道防銹漆。

3 結(jié)束語

幕墻設(shè)計(jì)作為建筑外立面設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，為了滿足維護(hù)結(jié)構(gòu)功能和建筑裝飾功能，一定要嚴(yán)格遵循幕墻設(shè)計(jì)的基本原則，合理的選擇幕墻系統(tǒng)和分格，重視幕墻設(shè)計(jì)的主要事項(xiàng)，從而更完美的實(shí)現(xiàn)建筑功能。

作者簡(jiǎn)介：曹治國（1978-），男，江西瑞昌人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：建筑幕墻。